污泥干化技術(shù)的探討
行業(yè)動(dòng)態(tài)
污泥是城市污水處理后的一種衍生物，其中含有大量的水、重金屬、病原體、有機(jī)物質(zhì)等。污泥處理的方法很多，但是不論哪種處理方法，都要經(jīng)過(guò)干化，這是污泥減量化的重要途徑。本文將對(duì)污泥干化技術(shù)及主要設(shè)備進(jìn)行綜述探討。
1 污泥干化機(jī)理
在污泥處理中，干化是一種重要的處理技術(shù)，其主要目的是將污泥中的水分去除。通常情況下，在干化處理中都要經(jīng)歷以下兩個(gè)不同的過(guò)程：
（1）蒸發(fā)過(guò)程：它主要指的是污泥在干化的過(guò)程中，寄存在物料表面上的水分發(fā)生汽化。而介質(zhì)中的水蒸氣分壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于物料表面的水蒸氣壓。因此，在氣壓的差異作用下，水分從物料表面移入介質(zhì)。
（2）擴(kuò)散過(guò)程：這個(gè)過(guò)程與汽化的關(guān)系非常密切，屬于一種傳質(zhì)過(guò)程。當(dāng)物料表面經(jīng)歷蒸發(fā)過(guò)程后，其表面上的水分會(huì)被蒸發(fā)掉，物料表面和內(nèi)部發(fā)熱濕度產(chǎn)生差異，這時(shí)就需要熱量的推動(dòng)力將水分從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面。
在污泥的干化處理中，蒸發(fā)過(guò)程和擴(kuò)散過(guò)程的持續(xù)，交替就是污泥干化的機(jī)理。
2 傳統(tǒng)的污泥干化技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，污泥干化處理技術(shù)也日漸成熟。就目前情況來(lái)看，傳統(tǒng)的污泥干化處理技術(shù)有以下三種：
（1）直接干化法
所謂直接干化法，指的是對(duì)污泥進(jìn)行干化處理時(shí)，利用相關(guān)的燃燒裝置并讓其發(fā)揮傳遞作用，然后讓被干化的污泥與其接觸，促使污泥中的水分在高溫作用下被蒸發(fā)出來(lái)。這種技術(shù)具有多方面的優(yōu)勢(shì)，比如蒸發(fā)速率高，熱傳輸速度快。但是，其缺陷在于：在處理的過(guò)程中，熱介質(zhì)、排出的水蒸氣及廢水都會(huì)收到污染，需要進(jìn)行無(wú)害處理，增加了處理成本；另外，采用這種技術(shù)時(shí)，需要將干污泥與熱介質(zhì)分離，給管理和操作都帶來(lái)了一定的難度。
（2）間接干化法
該法先借助加熱設(shè)備提供的蒸汽將容器加熱，然后利用容器表面的熱傳導(dǎo)作用，將熱傳遞給污泥，迫使污泥中的水分被蒸發(fā)出來(lái)。該技術(shù)不易破壞污泥有機(jī)物，占地少，易操作。
（3）直接—間接聯(lián)合法
這種方法其實(shí)就是對(duì)流和傳導(dǎo)兩種技術(shù)的整合，即將上述兩種技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一種技術(shù)。采用這種方法來(lái)干化污泥，污泥脫水率高、有效消滅病菌、無(wú)廢氣排放、不會(huì)破壞污泥中植物的養(yǎng)分等。
3 新型污泥干化技術(shù)
（1）水熱干化技術(shù)
該方法通過(guò)水熱反應(yīng)對(duì)污泥改性，破壞污泥細(xì)胞結(jié)構(gòu)和膠體結(jié)構(gòu)，提高其脫水性能，該技術(shù)已趨成熟，污泥水熱處理相變熱和能耗較低，但也存在一些局限性。
（2）油炸干化技術(shù)
該工藝常用各種回收廢棄油為熱介質(zhì)，將污泥浸于熱油中煎炸，通過(guò)控制操作條件提高傳熱效率，實(shí)現(xiàn)污泥快速脫水干化。目前該技術(shù)尚處于起步階段，其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境安全性尚有待探討。
（3）生物干化技術(shù)
該技術(shù)利用好氧微生物分解污泥有機(jī)物的新陳代謝產(chǎn)熱來(lái)蒸發(fā)污泥中的水分，從而降低含水率。該技術(shù)能耗低，產(chǎn)物用途靈活多變，系統(tǒng)安全性高。
4 污泥干化設(shè)備
本文僅根據(jù)加熱方式介紹其中比較具有代表性的幾種干燥機(jī)：
（1）直接干化
采用直接干化技術(shù)，設(shè)備比較多，但具有代表性意義的主要有以下幾種：
①帶有內(nèi)破碎裝置的回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)。
這種設(shè)備在使用的過(guò)程中，一般會(huì)讓煙道氣和污泥進(jìn)行直接的接觸，即將二者混合在一起，迫使積存在污泥中的水分被蒸發(fā)出來(lái)，獲得干污泥產(chǎn)品。
從理論上來(lái)講，此時(shí)應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生較大的水分蒸發(fā)量，收到的干化效率也是較好的。但是，在這個(gè)過(guò)程中，由于無(wú)法將污泥破碎，其與熱空氣的彌散接觸非常之低。因此，實(shí)際收到的蒸發(fā)效率非常低。這個(gè)時(shí)候的物料，在不斷的干燥處理中，基本已運(yùn)行到回轉(zhuǎn)圓筒的半程以上，所以就出現(xiàn)有效空間不能充分發(fā)揮作用的情況。當(dāng)將其用于出機(jī)水分要求較高的場(chǎng)合時(shí)，人們就收不到良好的干化效果，而且還會(huì)因?yàn)槲勰噙^(guò)分干燥造成了資源浪費(fèi)。此外，廢氣與污泥進(jìn)行過(guò)熱交換后，通常會(huì)在100℃左右的環(huán)境下直接排入大氣，造成了熱源浪費(fèi)。這樣一來(lái)，不僅大大提升了干化成本，而且還造成了嚴(yán)重的大氣污染。
②設(shè)有內(nèi)件的流化床
這種設(shè)備一般都是采用復(fù)合加熱方式，即將熱風(fēng)直接加熱與內(nèi)件傳導(dǎo)加熱有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而完成污泥的干化處理。具體的操作方法如下：在固定流化床內(nèi)，通常都會(huì)有很多的換熱裝束，憑借其傳導(dǎo)作用，將鍋爐蒸汽通入其中，空氣由于經(jīng)過(guò)加熱處理后直接進(jìn)入流化床，在流化床內(nèi)對(duì)加入的污泥進(jìn)行吹動(dòng)，迫使其與內(nèi)件產(chǎn)生一系列的相互作用，比如換熱、碰撞、粉碎，直至物料的水分和粒度均達(dá)到要求，然后經(jīng)熱風(fēng)作用被帶出干燥機(jī)，依靠旋風(fēng)與袋式除塵器進(jìn)行收集。對(duì)于那些沒有達(dá)到要求的物料，則會(huì)在干燥機(jī)內(nèi)循環(huán)干化，直至其水分和粒度均達(dá)到要求為止。
采用該工藝，污泥處理效果較好。但是，它存在一些問(wèn)題：一方面，由于在處理的過(guò)程中，污泥顆粒與內(nèi)件產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間碰撞和摩擦，從而大大縮短了內(nèi)件的使用壽命。另一方面，在處理的過(guò)程中有熱風(fēng)介入，將一部分熱量帶走，加大了能耗，從而增加了操作成本。
（2）間接干化
①楔形空心槳葉干燥機(jī)
這種設(shè)備的加熱介質(zhì)比較多，主要有導(dǎo)熱油、熱水、蒸汽，其熱介質(zhì)導(dǎo)入導(dǎo)出的旋轉(zhuǎn)接頭一般都設(shè)置在軸端部位。在實(shí)際的操作中，加熱介質(zhì)并不是統(tǒng)一進(jìn)入干燥機(jī)，而是會(huì)“兵分兩路”，一路進(jìn)入干燥機(jī)殼體夾套，另一路則進(jìn)入槳葉軸內(nèi)腔，然后同時(shí)加熱器身和槳葉軸，通過(guò)傳導(dǎo)加熱的方式，完成污泥的加熱干化處理。
污泥被干化后，采用螺旋送料機(jī)，將其送至加料口，待污泥進(jìn)至器身，槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)后，污泥便會(huì)自動(dòng)攪拌、翻轉(zhuǎn)，并對(duì)加熱介面更新，與槳葉、器身接觸，等到加熱充分以后，污泥表面所含有的水分便會(huì)蒸發(fā)。隨著槳葉的不斷旋轉(zhuǎn)，污泥可被輸送至出料口，并繼續(xù)攪拌，便于繼續(xù)蒸發(fā)其表面水分，干化均勻后，便成為合格產(chǎn)品，于出料口排出。
②盤式干燥機(jī)
盤式干燥機(jī)采用天然氣或沼氣，通過(guò)使用熱油爐，將導(dǎo)熱油加熱，并利用導(dǎo)熱油，促使其于熱油爐與干燥器圓盤間循環(huán)，間接對(duì)熱量進(jìn)行傳遞，傳遞至污泥顆粒。污泥涂層機(jī)屬于盤式工業(yè)中的常用設(shè)備，在其中可起到重要作用。將濕污泥，涂抹于循環(huán)干燥污泥顆粒表面，干燥污泥顆粒被覆蓋后，便可置于干燥器內(nèi)，于頂層圓盤中，均勻散放。每個(gè)污泥顆粒平均循環(huán)次數(shù)約為6次，顆粒表面每次都會(huì)被新濕污泥覆蓋，促使圓形顆粒形成。
③轉(zhuǎn)鼓壓膜式干燥機(jī)
該設(shè)備是專為處理含水率粘稠膏狀體而設(shè)計(jì)的，具有間接污泥干燥機(jī)的一系列優(yōu)點(diǎn)，諸如能耗小、能量利用率高、尾氣污染小等。
干燥過(guò)程能量消耗低，其主要原理是由于壓力和熱的作用，一方面使污泥整體粘性下降；另一方面改變EPS的水合類膠體性質(zhì)，使水分與膠體顆粒結(jié)合力下降，從而使污泥中的表面結(jié)合水轉(zhuǎn)化為易于脫除的自由水，進(jìn)而從污泥顆?？紫堕g脫除。再則，貼近加熱面處的高效傳熱瞬間使得水分變成蒸汽，體積瞬時(shí)膨脹一千倍，劇烈的蒸汽可作為水分遷移驅(qū)動(dòng)力，加快液態(tài)水向表面遷移析出。
5 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在污泥處理中，必須要根據(jù)實(shí)際情況，采用不同的干化技術(shù)，從而既能確保污泥的處理效率，同時(shí)具有良好的經(jīng)濟(jì)型。研究污泥干化技術(shù)，對(duì)我國(guó)的污泥處理具有重要的參考價(jià)值。在后期的發(fā)展中，人們必須要在前人研究成果的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，從而不斷提高我國(guó)的污泥干化技術(shù)。
